Published by: IOCSCIENCE

## Fruitset Sains : Jurnal Pertanian Agroteknologi
Journal homepage: www.iocscience.org/ejournal/index.php/Fruitset
POTENSI TERBENTUKNYA KALUS EMBRIOGENIK PADA BEBERAPA VARIETAS  KEDELAI (GLYCINE MAX (L.) MERILL) TOLERAN TERHADAP KONDISI  HIPOKSIA SECARA IN VITRO

## Sopa Putri Tanjung
Program Studi Agroteknologi Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan 2016, Indonesia sopaputritanjung@gmail.com

## Abstract
This study aims to determine the growth response and identification of embryogenic callus on several varieties of soybean (Glycine max (L.) Merrill) tolerant to hypoxic conditions in vitro. This research was conducted at the Tissue Culture Laboratory and the Laboratory of Food Technology Faculty of Agriculture, University of North Sumatra, Medan from March to September 2016, design used was a completely randomized design (CRD) factorial with 2  factors.  The  first  factor  is  soybean  varieties  which  consists  of  three  levels  ie  baluran, Gepak yellow, Wilis. The second factor is the media with growth regulators which consists of three levels ie 2,4-D, NAA, IAA 10 mg/l. The parameters measured were the percentage of  explants  forming  embryogenic  callus,  color  callus,  structure  callus,  types  of development  callus,  histological  analysis  of  callus  fresh  weight  callus  total,  the measurement  of  chlorophyll  content  in  total,  measurement  of  protein  concentration, measuring  the  value  of  the  activity  of  enzyme  Super  oxide  dismutase  (SOD)  and measurement  value  of  the  activity  of  peroxidase(POD). The  results  showed  that  the interaction  Gepak  kuning  and  Wilis  varieties  by administering  PGR  2,4-D  10  mg/l  affect the  growth  of  embryogenic  callus,  callus  fresh  weight  of  total,  total  chlorophyll  content, protein  concentration,  the  value  of  the  enzyme  activity  of  Super  Oxide  Dismutase  (SOD) and  value  peroxidase  enzyme  activity  (POD),  but  the  treatment  of  the  three  types  of varieties baluran PGR and PGR treatment  of  NAA and IAA 10 mg/l  to the three types  of varieties no effect on all parameters observed.

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  respon  pertumbuhan  dan  identifikasi  kalus embriogenik  pada  beberapa  varietas  kedelai  (Glycine  max  (L.)  Merill)  toleran  terhadap kondisi  hipoksia  secara  in  vitro.  Penelitian  ini  dilaksanakan  di  Laboratorium  Kultur Jaringan  dan  Laboratorium  Teknologi  Pangan  Fakultas  Pertanian  Universitas  Sumatera Utara,  Medan  dari  bulan  Maret  sampai  September  2016,  Rancangan  yang  digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) faktorial dengan 2 faktor perlakuan. Faktor pertama adalah varietas kedelai yang terdiri dari 3 taraf yaitu Baluran, Gepak kuning, Wilis. Faktor kedua  adalah  media  dengan  zat  pengatur  tumbuh  yang  terdiri  dari  3  taraf  yaitu  2,4-D, NAA,  IAA  10 mg/l. Parameter  yang diamati adalah persentase eksplan membentuk kalus embriogenik,  warna  kalus,  struktur  kalus,  tipe  perkembangan  kalus,  analisis  histologi kalus,  bobot  segar  kalus  total,  pengukuran  kandungan  klorofil  total,  pengukuran konsentrasi protein, pengukuran nilai aktifitas enzim Super Oksida Dismutase (SOD) dan pengukuran nilai aktivitas enzim peroksidase (POD). Hasil penelitian menunjukkan bahwa
interaksi  varietas  Gepak  kuning  dan  Wilis  dengan  pemberian  ZPT  2,4-D  10  mg/l berpengaruh terhadap pertumbuhan kalus embriogenik, bobot segar kalus total, kandungan klorofil total, konsentrasi protein, nilai aktivitas enzim Super Oksida Dismutase (SOD) dan nilai aktivitas enzim Peroksidase (POD), tetapi perlakuan varietas Baluran terhadap ketiga jenis ZPT dan perlakuan ZPT NAA dan IAA 10 mg/l terhadap ketiga jenis varietas tidak berpengaruh terhadap semua parameter yang diamati.
Kata  kunci  :  Identifikasi  Kalus  Embriogenik  Kedelai,  ZPT  2,4D,  IAA,  NAA, Penggenangan.

## 1. Pendahuluan
Tanaman  kedelai  (Glycine  max  (L.)  Merill)  merupakan  salah  satu  tanaman  pangan  yang sudah  lama  dibudidayakan  oleh  masyarakat  Indonesia.  Tanaman  ini  mempunyai  arti penting  untuk  memenuhi  kebutuhan  pangan  dalam  rangka  perbaikan  gizi  masyarakat, karena  merupakan  sumber  protein  nabati  yang  relatif  murah  bila  dibandingkan  sumber protein  lainnya  seperti  daging,  susu,  dan  ikan.  Di  samping  itu  kedelai  juga  mengandung mineral seperti kalsium, posfor, besi, vitamin A dan B (Mapegau, 2006).
Kedelai  merupakan  sumber  protein  nabati  yang  sangat  dibutuhkan  oleh  masyarakat Indonesia,sehingga dengan meningkatnya jumlah penduduk dan kesadaran akan kebutuhan protein  berdampak  pada  kebutuhan  akan  kedelai  terus  meningkat  dari  tahun  ke  tahun. Rata-rata kebutuhan kedelai setiap tahunnya sebesar ± 2,2 juta ton biji kering, akan tetapi kemampuan produksi dalam negeri saat ini baru mampu memenuhi sebanyak 779.992 ton (BPS,  2013)  atau  33,91  %  dari  kebutuhan  sedangkan  berdasarkan  ARAM  II  tahun  2014 baru mencapai 921.336 ton atau 40,06% (Kementerian Pertanian, 2015).
Selain  itu,  pemanasan  global  yang  menyebabkan  peningkatan  curah  hujan  dan  kenaikan permukaan laut dapat mengakibatkan banyak lahan pertanian yang tergenang. Tersedianya varietas  kedelai  yang  adaptif  pada  kondisi  tersebut  akan  memberikan  arti  penting  dalam rangka  percepatan  peningkatan  produksi  kedelai  di  dalam  negeri.  Peluang  perakitan varietas  kedelai  toleran  genangan  sangat  terbuka  dengan  tersedianya  sumber-sumber  gen dan  metode  skrining  yang  sederhana,  mudah,  dan  cepat.  Kerja  sama  dengan  lembaga internasional terutamaalam pertukaran sumber gen akan mempercepat program pemuliaan kedelai toleran genangan di Indonesia (Hapsari dan Adie, 2010).
Genangan  berpengaruh  terhadap  proses  metabolisme  pada  tanaman  yaitu  akan  terjadi gangguan  pada  proses  fisiologis  dan  biokimiawi  yaitu  respirasi,  permeabilitas  akar, penyerapan  air  dan  hara,  penyematan  N.  Genangan  menyebabkan  kematian  akar  di kedalaman  tertentu  dan  hal  ini  akan  memacu  pembentukan  akar  adventif  pada  bagian  di dekat  permukaan  tanah  pada  tanaman  yang  tahan  genangan.  Kematian  akar  menjadi penyebab  kekahatan  N  dan  cekaman  kekeringan  fisiologis.  Kondisi  jenuh  air  tadi  akan menghambat  perkembangan  dan  pertumbuhan  tanaman.  Tanaman  juga  dapat  mengalami kekeringan fisiologis yang efeknya lebih parah dari kekeringan fisik (Harjanti, 2012).
60
Pengembangan  kedelai  toleran  genangan  tidak  hanya  bermanfaat  bagi  pengembangan kedelai  di  lahan  sawah,  tetapi  juga  prospektif  bagi  wilayah  yang  sering  mengalami cekaman  genangan  seperti  lahan  pasang  surut.  Luas  lahan  pasang  surut  di  Indonesia mencapai  20,10  juta  ha,  sekitar  20−30%  di  antaranyaberpotensi  sebagai  lahan  pertanian (Suriadikarta dan Sutria, 2007).
Salah  satu  alternatif  untuk  mengatasi  kendala  diatas  adalah  dengan    melakukan perbanyakan tanaman secara vegetatif melalui teknik kultur in vitro, sebagai contoh kultur kalus  (Fauziyyah  et  al.,  2012).  Gunawan  (1987),  mengatakan  salah  satu  tujuan  teknik  in vitro  adalah  membantu  dalam  seleksi  dan  pemuliaan  tanaman  dalam  pengembangan varietas-varietas baru yang toleran terhadap stres lingkungan. Metode kultur jaringan yang pada mulanya hanya suatu penelitian fisiologis, dewasa ini menduduki posisi yang penting dalam perkembangan pertanian.

## 2. Bahan  dan Metode
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium  Kultur  Jaringan  dan  Laboratorium  Teknologi Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan dengan ketinggian tempat ± 25 m dpl pada bulan Maret sampai dengan September 2016.
Bahan yang akan digunakan dalam penelitian ini meliputi bahan eksplan: biji kedelai yang diperoleh  dari  koleksi  Balai  Penelitian  Tanaman  Kacangkacangan  dan  Umbi-umbian (Balitkabi)  Malang  meliputi  benih  kedelai  varietas  Baluran,  Gepak  kuning  dan  Wilis, berupa  kotiledon  yang  telah  dipisahkan  dari  bagian  embrio.  Bahan  kimia:  larutan  stok makronutrien  medium  MS;  larutan  stok  mikronutrien,  sukrosa,  vitamin,  asam  amino, larutan  stok  zat  pengatur  tumbuh  2,4-D,  NAA  dan  IAA,  akuades  steril;  agar;  bahan sterilisasi yaitu alkohol 70%, spiritus, detergen, Dithane, Benlate, Chlorox dan Iodine. Alat yang akan digunakan dalam penilitian ini meliputi alat-alat gelas: gelas ukur, erlenmeyer, cawan  petri,  batang  pengaduk,  botol  kultur,  alat-alat  diseksi  (scalpel,  pinset,  gunting), Laminar  Air  Flow  Cabinet  (LAFC),  timbangan  analitik,  pipet  tetes,  alat  sterilisasi (autoklaf,  lampu  spiritus,  dan  penyemprot  alkolhol  (hand  sprayer),  pH  meter,  lemari pendingin, rak kultur, termometer, lampu fluourescenst, hot plate, magnetic stirrer, mortar, alu,  mikroskop  cahaya,  mikropipet,  tube,  tips  (biru  ,  kuning),  sentrifuse,  vortex,  cuvet, spektrofotometer  UV-Vis,  waterbath,  oven,labu  kjedhal,alat  destilasi,kondensor  dan kamera.
Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap  yaitu:  (1) Tahap pembentukan kalus embriogenik; (2) Tahap identifikasi kalus toleran genangan. Rancangan penelitian yang digunakan yaitu Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial terdiri dari dua factor. Jika perlakuan (Varietas yang  diuji,  jenis  ZPT  auksin  dan  interaksi)  berbeda  nyata  dalam  sidik  ragam  maka dilanjutkan  dengan  Uji  Jarak  Berganda  Duncan  (DMRT)  pada  α  =  5%  (Steel  dan  Torrie, 1995). Analisis dilakukan menggunakan software Costat for Window dan Microsoft Excel 2007.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Hasil

## Persentase Eksplan Membentuk Kalus (%)
Data  hasil  pengamatan  terhadap  persentase  pertumbuhan  eksplan  dapat  dilihat  pada Lampiran  7,  8  dan  9.  Rataan  persentase  eksplan  membentuk  kalus  akibat  pemberian beberapa jenis ZPT dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Persentase Eksplan Membentuk Kalus (%)
Perlakuan 4MST 8MST Rataan V1A1 0.00 0.00 0.00 V1A2 0.00 0.00 0.00 V1A3 0.00 0.00 0.00 V2A1 100.00 100.00 100.00 V2A2 0.00 0.00 0.00 V2A2 0.00 0.00 0.00 V3A1 100.00 100.00 100.00 V3A2 0.00 0.00 0.00 V3A2 0.00 0.00 0.00 Keterangan: V1 (Varietas Baluran); V2 (Varietas Gepak kuning); V3 (Varietas Wilis); A1
( ZPT 2,4-D 10   mg/l); A2 (ZPT NAA 10 mg/l); A3 ( ZPT IAA 10 mg/l)
Pada Tabel  1. terlihat  bahwa pemberian  ZPT 2,4-D 10 mg/l pada  eksplan varietas Gepak kuning  dan  Wilis  telah  terbentuk  kalus  pada  umur  4  dan  8  MST,  sedangkan  untuk pemberian  ZPT  NAA  dan  IAA  10  mg/l  kalus  belum  juga  terbentuk  pada  kedua  umur tersebut, dikarenakan untuk tujuan induksi kalus embriogenik ZPT NAA dan IAA tunggal dengan konsentrasi tersebut belum bisa digunakan karena tidak menginduksi terbentuknya kalus.  Sedangkan  pada  varietas  Baluran  juga  tidak  menunjukkan  pertumbuhan  eksplan, dikarenakan  eksplan  tidak  respon  terhadap  media  yang  diberikan  hal  ini  mungkin  akibat konsentrasi  zatpengatur  tumbuh  eksogen  yang  diberikan  belum  sesuai,  disamping  itu kemungkinan juga lebih dipengaruhi oleh keadaan hormon endogen.

## Keadaan Visual Kalus
Dari  hasil  pertumbuhan  kalus  yang  terbentuk  pada  tiap  perlakuan  pada  tahap  I,  hanya perlakuan  V2A1  dan  V3A1  yang  respon  membentuk  kalus  sehingga  pada  tahap  II  hanya kedua  perlakuan  tersebut  yang  dijadikan  sebagai  bahan  analisa  pada  tahap  II  yaitu identifikasi  kalus  toleran  genangan.  Karena  jumlah  kalus  yang  dihasilkan  pada  tahap induksi masih terbatas maka pada setiap perlakuan yang berhasil membentuk kalus untuk masuk pada tahap identifikasi dilakukan komposit (1 ulangan perlakuan terdiri dari 3 botol kultur dengan perlakuan yang sama).

## Nilai Aktivitas Enzim Super Oksida Dismutase (SOD) (unit/mg/l)
Dari  data  hasil  analisa  menunjukkan  bahwa  perlakuan  pemberian  media  ZPT  2,4-D  pada beberapa  jenis  varietas  kedelai  dan  interaksinya  keduanya  memberikan  respon  perbedaan hasil terhadap jumlah nilai  aktivitas enzim SOD  saat sebelum dan setelah penggenangan. Dengan  jumlah  nilai  aktivitas  enzim  SOD  tertinggi  terdapat  pada  varietas  Wilis  dengan media ZPT 2,4-D 10 mg/l sebelum dan setelah penggenangan.

## Nilai Aktivitas Enzim Peroksidase (POD) (unit/mg/l)
Dari data hasil analisa menunjukkan bahwa perlakuan pemberian media ZPT 2,4-D pada beberapa jenis varietas kedelai dan interaksinya keduanya memberikan respon perbedaan hasil terhadap jumlah konsentrasi protein saat sebelum dan setelah penggenangan. Dengan jumlah konsentrasi protein tertinggi terdapat pada varietas Gepak kuning dengan media ZPT 2,4-D 10 mg/l sebelum dan setelah penggenangan.

## Pembahasan
Respon Pertumbuhan Kalus Embriogenik pada Beberapa Varietas Kedelai terhadap Pemberian Beberapa Zat Pengatur Tumbuh.
Berdasarkan  pengamatan  terhadap  persentase  terbentuknya  kalus  terlihat  perlakuan  2,4-D 10 mg/l terhadap varietas Gepak kuning dan Wilis telah mampu membentuk kalus pada 4 dan  8  MST.  Kalus  yang  terbentuk  umumnya  berwarna  putih  kekuning-kuningan  dan bertekstur friable. Berbeda dengan perlakuan NAA dan IAA pada Tabel 1. terlihat bahwa tidak  adanya  eksplan  kotiledon  pada  tiap  varietas  kedelai  yang  mampu  membentuk  kalus baik itu pada 4 dan 8 MST. Hasil pengamatan pada peubah warna kalus secara keseluruhan menunjukkan bahwa warna kalus cenderung berwarna putih kekuning-kuningan, dan pada sebagian  perlakuan  juga  ditemukan  warna  hijau  pada  kalus  yang  terbentuk.  Warna  kalus yang  terbentuk  menunjukkan  bahwa  terjadinya  aktivitas  pembelahan  pada  kalus.  Hal  ini sesuai  dengan  pendapat  Shofiyah  dan  Purnawanto(2010)  yang  menyatakan  bahwa  warna kalus  dapat  bermacam-macam  tergantung  dari  jenis  sumber  eksplan  itu  diambil,  seperti warna  kekuning-kuningan,  putih,  hijau,  kuning  kejingga-jingaan.  Hasil  yang  sama  dari penelitian  Rusdianto  dan  Indrianto  (2012)  yang  menyatakan  bahwa  kalus  yang  berwarna putih bening atau kekuningan merupakan kalus yang dapat mengikuti pola embriogenik.
Respon  Bobot  Segar  Kalus  Total,  Kandungan  Klorofil  Total,  Konsentrasi  protein, Nilai Aktivitas Enzim SOD dan POD Akibat Perlakuan Penggenangan.
Berdasarkan  hasil  analisis  terhadap  kandungan  klorofil  total  diketahui  bahwa  perlakuan V2A1  merupakan  perlakuan  dengan  kandungan  klorofil  total  tertinggi  baik  pada  saat sebelum  dan  setelah  penggenangan  dibandingkan  dengan  perlakuan  V3A1 . P ada  kedua perlakuan  tersebut  menunjukkan  penurunan  kandungan  klorofil  total  setelah  dilakukan proses  penggenangan.  Hal  ini  disebabkan  karena  kalus  setelah  dilakukan  penggenangan mengalami  gangguan  metabolisme  sehingga  proses  fotosintesis  terganggu.  Hal  ini  sesuai dengan pendapat Bidwell (1979) yang menyatakan bahwa gangguan terhadap metabolisme
akibat  anaerobik  akan  menghambat  produksi  ATP, Pengaruh  CO2  juga  di  dalam  kultur jaringan  berkaitan  erat  dengan  kebutuhan  bagi  proses  fotosintesis.  Secara  umum  diduga bahwa CO2merupakan syarat mutlak untuk kultur jaringan tanaman tingkat tinggi dibawah kondisi  cahay.  Pada  hasil  analisis  terhadap  konsentrasi  protein.  menunjukkan  adanya perbedaan pengaruh pemberian ZPT yang diberikan kepada kedua varietas kedelai dimana perlakuan  V2A1  dengan  konsentrasi  protein  tertinggi  mengalami  kenaikan  konsentrasi protein  setelah  penggenangan.  Berbeda  halnya  dengan  perlakuan  V3A1  terlihat  pada perlakuan ini memberikan respon  penurunan konsentrasi  protein  setelah dilakukan proses penggenangan. Adanya perbedaan hasil akhir konsentrasi ini diduga bahwa varietas Gepak kuning  pada  perlakuan  V2A1  menunjukkan  sifat  tahan  terhadap  kondisi  penggenangan secara  in  vitro.  Sedangkan  pada  varietas  Wilis  pada  perlakuan  V3A1  mengalami penurunan konsentrasi, hal tersebut diduga karena varietas ini tidak tahan terhadap kondisi penggenangan sehingga terjadi proses denitrifikasi.

## 4. Simpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  pada  varietas  Gepak  kuning  dan  Wilis  merupakan  varietas yang responsif terhadap pertumbuhan kalus embriogenik atas pemberian media, sedangkan varietas  Baluran  tidak  menunjukkan  aktivitas  pertumbuhan.  Hasil  pengamatan  terhadap pertumbuhan kalus embriogenik, pemberian ZPT 2,4-D 10 mg/l terhadap eksplan kotiledon kedelai memberikan hasil terbaik dibandingkan dengan ZPT NAA dan IAA 10 mg/l. Pada kondisi  hipoksia  interaksi  varietas  Gepak  kuning  dengan  ZPT  2,4-D  memberikan  hasil terbaik  terhadap  kandungan  klorofil  total  dan  konsentrasi  protein  sedangkan  interaksi varietas Wilis dengan ZPT 2,4-D memiliki hasil terbaik pada bobot segar kalus total, nilai aktivitas enzim SOD dan POD.

## 5. Referensi
Mapegau.  2006.  Pengaruh  Cekaman  Air  terhadap  Pertumbuhan  dan  Hasil  Tanaman Kedelai  (Glycine  max  L.  Merr).  Fakultas  Pertanian  Universitas  Jambi,  Jambi.  Jurnal Ilmiah Pertanian Kultura. 41(1):43-51.
Kemeterian  Pertanian.  2015.  Pedoman  teknis  pengelolaan  produksi  kedelai  tahun  2015. Direktorat Budidaya Aneka Kacang dan Umbi. Direktorat Jenderal Tanaman Pangan, Kementerian Pertanian.
Hapsari,  R.  T.  dan  M.  M.  Adie.  2010.  Peluang  perakitan  dan  pengembangan  kedelai toleran  genangan.  Balai  Penelitian  dan  Pengembangan  Tanaman  Kacang-kacangan dan Umbi-umbian. Bogor. Jurnal Litbang Pertanian, 29(2).
Harjanti,  R.  A.  2012.  Sistem  pengairan  Intermittern  pada  System  Rice  of  Intensification (SRI) terhadap pertumbuhan dan hasil padi (Oryza sativa L.) Makalah Seminar Umum (PNB 4080) Fakultas Pertanian Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Suriadikarta,  D.A.  dan  M.T.  Sutriadi.  2007.  Jenis-jenis  lahan  berpotensi  untuk pengembangan  pertanian  di  lahan  rawa.  Jurnal  Penelitian  dan  Pengembangan Pertanian 26(3): 115−122.
64
Fauziyyah,  D.,  T.Hardiyati  dan  Kamsinah.  2012.  Upaya  memacu  pembentukan  kalus eksplan embrio kedelai (Glycine max (L.) Merill) dengan pemberian kombinasi 2,4-D dan sukrosa seacara kultur in vitro. Fakultas Biologi Universitas Jenderal Soedirman , Purwokerto. Jurnal Pembangunan Pedesaan 12(1): 30-37.
Gunawan, L.W. 1987. Teknik kultur jaringan tumbuhan. IPB-Press, Bogor.
Shofiyah, A. dan A. M. Purnawanto. 2010. Pengaruh kombinasi 2,4-D dan Benzil Amino Purin  (BAP)  terhadap  pembentukan  kalus  pada  eksplan  daun  Kencur  (Kaemferia galangi  L.)  secara  in  vitro.  Laporan  Penelitian  Dosen  Muda.  Fakultas  Pertanian. Universitas Muhammadiyah Purwokerto, Purwokerto.
Bidwell, R. G. 1979. Plant Physiology 2nd edition. New York Macmillan  Publishing.